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Schallstoppuhr
Mit zwei dieser Uhren lässt sich bei gekannter Schallgeschwindigkeit die Entfernung der beiden Uhren bestimmen.
Das Programm
Für diese Aufgabe ist es praktisch, mit vier Variablen zu arbeiten. Es geht auch mit weniger, aber dann leitet die Übersichtlichkeit und die Ausbaufähigkeit.
| Name | Typ | Startwert |
|---|---|---|
| start | Zahl | 0 |
| ende | Zahl | 0 |
| zeit | Zahl | 0 |
| schwelle | Zahl | 20 |
Nach dem Loslassen der Taste A werden die beiden Variablen start und ende auf 0 gesetzt und die LED leuchtet grün auf. (Initialisierung) Nun wartet der Rechner, bis das Mikrofon einen Lautstärkewert liefert, der größer ist als der Wert in der Variablen schwelle. Um zu Signalisieren, dass die Uhr läuft, leuchtet die LED in rot auf. Die Variable start bekommt den momentanen Wert des Zeitgebers.
Wie es weitergeht, dürfte klar sein: die Variable ende wird gefüllt und die Stoppzeit aus ende und start berechnet. Mit der Taste B wird die Stoppzeit angezeigt.
Die Taste A startet die Uhr neu.
Hinweis: Die Empfindlichkeit kann mit der Schwelle eingestellt. Es hat sich auch gezeigt, dass zur Entprellung eine Wartezeit von einigen Millisekunden nach dem Zuweisen der Startzeit notweidig sein kann. Ausprobieren!
Entfernungsmessung
Dieses Verfahren beschreibt, wie der Abstand zwischen zwei Calliope mini bestimmt werden kann. Auf beiden Rechnern muss die Schallstoppuhr instaliert sein.
Am ersten Calliope mini werden durch ein Klatschen beide Stoppuhren gestartet. Da sich der Schall aber mit einer Geschwindigkeit von etwa 340 m/s ausbreitet, startet die Uhr am entfernten Rechner einen kleinen Moment später.
Am zweiten Calliope mini werden durch ein Klatschen beide Stoppuhren gestoppt. Durch die Schallausbreitung stoppt die erste etwas später als die zweite.
Die erste Stoppuhr läuft also zwei mal etwas länger als die zweite Stoppuhr. Sie beginnt eher zu laufen und hört später auf. Diese beiden verlängernden Zeiten sind genau die Laufzeiten des Schalls.
Wenn man die Differenz beider Zeiten nimmt, die die Uhren nach dem zweiten Klatschen anzeigen, hat man die doppelte Zeit, die der Schall von der einen Uhr bis zur anderen benötigt hat. Mit der Schallgeschwindigkeit kann nun die Entfernung berechnet werden.
Der Abstand sollte zu Demonstationszwecken nicht unter 5 m liegen. Dann erhält man recht ordentliche Werte. Sind die Uhren zu weit voneinander entfernt, muss die Schwelle des Mikrofons zu weit nach unten gesetzt werden. Dann reagieren die Uhren auf Umgebungsgeräusche.
Eine Erweiterung für den harten Kern unter den Programmierern: Der zweite Calliope mini schickt seine Zeit per Bluetooth an den ersten Calliope mini. Der berechnet daraus mit seiner eigenen Zeit die Entferung.
